Come l'umanità potrà raggiungere le stelle

Potremo uscire dal nostro sistema solare ed entrare in un altro? L'astrofisico Philip Lubin ci parla dell'incredibile potenziale dell’utilizzo dei laser per sospingere piccoli veicoli spaziali, rendendo possibili le prime missioni interstellari dell'umanità. Scopriamo come questa tecnologia trasformativa potrebbe aiutarci a raggiungere Proxima Centauri, la stella più vicina alla nostra, e come questo potrebbe cambiare radicalmente la nostra comprensione dell'universo lungo la strada.

Siamo qui all'Università
della California a Santa Barbara

per parlare di un sogno dell'umanità:

la possibilità di uscire
dal nostro sistema solare

ed entrare in un altro.

E la soluzione è proprio
davanti ai vostri occhi.

Ho con me due cose
che avete anche voi:

ho un orologio

e una torcia,

che, se non l’avete con voi,
è sul vostro telefono.

L’orologio tiene il tempo,

e la torcia illumina
l’ambiente che mi circonda.

Così come l’arte,
per me la scienza è illuminante.

Io voglio vedere la realtà
in un modo diverso.

Quando accendo la torcia,

di colpo l’oscurità s'illumina,
e io riesco a vedere.

La torcia e la luce che emana,

quella luce sulla mia mano
non la sta solo illuminando,

in realtà sta premendo sulla mia mano.

La luce trasporta energia
e quantità di moto.

La soluzione non è creare
un’astronave da una torcia,

con lo scarico che esce da questa parte
e l’astronave che va dall'altra,

come succede con i razzi a motore chimico.

La soluzione è un’altra:

prendere la torcia e posizionarla
da qualche parte sulla Terra,

in orbita o sulla Luna,

e dirigere la luce su un riflettore,

per sospingere il riflettore
a una velocità vicina a quella della luce.

Come costruiamo
una torcia abbastanza grande?

Questa non va bene,

la mia mano non sembra andare
da nessuna parte.

Questo perché la forza
è davvero molto scarsa.

Per risolvere questo problema

si prendono moltissime torce -
dei laser, per la verità -

e si sincronizzano.

Se le mettete tutte insieme
per formare un fascio gigante,

il cosiddetto schieramento a fasi,

otterrete un sistema abbastanza potente,

che, se costruito all’incirca
delle dimensioni di una città,

può sospingere un’astronave,
più o meno delle dimensione di una mano,

a una velocità pari a circa
il 25% della velocità della luce.

Questo ci permetterebbe di raggiungere
la stella più vicina, Proxima Centauri,

che dista poco più di quattro anni luce,

in meno di 20 anni.

Le prime sonde avrebbero
circa le dimensioni di una mano,

e la dimensione del riflettore

sarebbe quasi quella di un essere umano,

non molto più grande di me,

ma della dimensione di qualche metro.

Userebbe solo la riflessione della luce

proveniente da questa
grossa schiera di fasci di laser

per sospingere l’astronave.

Parliamo di questo.

È un po' come veleggiare in mare aperto.

Quando veleggiate nell’oceano,
siete sospinti dal vento.

Il vento fa avanzare la vela sull’acqua.

Nel nostro caso, creiamo
un vento artificiale nello spazio

con questa schiera di laser,

solo che il vento in realtà
è costituito dai fotoni emessi dal laser,

la luce emessa dal laser diventa il vento

che sospinge la nostra vela.

È una luce altamente focalizzata,

spesso definita energia direzionale.

Perché oggi è possibile?

Perché oggi possiamo parlare
di viaggi stellari,

quando 60 anni fa,

quando il programma spaziale
prese seriamente il via,

la gente diceva: “È impossibile”?

Be', la ragione per cui oggi è possibile
ha molto a che fare con il consumatore,

e il semplice fatto
che mi state guardando.

Mi state guardando
con un internet ad alta velocità,

dominato dalla fotonica della trasmissione
dei dati attraverso fibre ottiche.

La fotonica essenzialmente
permette l’esistenza dell’Internet

che conosciamo oggi.

La capacità di inviare
enormi quantità di dati ad alta velocità

è la stessa tecnologia
che useremo

per mandare ad alta velocità
un’astronave verso le stelle.

Abbiamo di fatto una scorta
infinita di propellente,

da poter accendere
e spegnere quando serve.

Non si lascia la schiera di laser
accesa, a produrre luce,

per l'intero tragitto.

Per astronavi piccole,
resta accesa solo pochi minuti,

e poi è come sparare con una pistola.

Hai un proiettile che si muove
semplicemente in base alla balistica.

Anche se non ci sarà
un essere umano sull’astronave,

almeno avremo la possibilità
di inviare l’astronave là fuori.

Vogliamo vedere da remoto,

oppure ottenere immagini a distanza,
con il telerilevamento,

di un oggetto.

Ad esempio, quando raggiungiamo Giove

con una missione di sorvolo ravvicinato,

facciamo foto di Giove,

misuriamo il campo magnetico,

la densità delle particelle,

e in sostanza lo esploriamo da remoto.

Proprio come voi state guardando me.

Attualmente, quelle oltre la Luna
sono tutte missioni di telerilevamento.

Cosa spereremmo di trovare
se visitassimo un esopianeta?

Magari c’è vita su un esopianeta,

e potremmo trovare delle tracce,

sia attraverso molecole nell’atmosfera,

o attraverso un’immagine sensazionale,

potremmo davvero vedere
qualcosa sulla superficie.

Non sappiamo se ci sia vita
altrove nell’universo.

Forse, nelle missioni che abbiamo lanciato
troveremo tracce di vita

o forse no.

E benché possa sembrare inappropriato
introdurre l’aspetto economico

in un discorso
sulle capacità interstellari,

di fatto è una delle questioni trainanti
nel raggiungimento di tali capacità.

Bisogna far sì che la cose siano
economicamente sostenibili

per fare ciò che vogliamo fare.

Al momento,
in laboratorio abbiamo dei sistemi

che hanno raggiunto la capacità
di sincronizzarsi su aree molto vaste,

dell’ordine di 10 chilometri,
circa sei miglia.

Siamo riusciti a realizzare
la sincronizzazione di sistemi laser,

e ha funzionato alla perfezione.

Sappiamo da decenni come costruire laser,

ma solo ora, che la tecnologia
è diventata abbastanza economica e matura

siamo in grado di immaginare di avere
schieramenti di laser davvero enormi,

dell’ordine dei chilometri,
molto simili agli impianti fotovoltaici,

solo che invece di ricevere
la luce, la emettono.

Il bello di questo tipo di tecnologia
è che rende possibili molte applicazioni,

non solo i voli relativistici
per piccole astronavi,

ma le astronavi ad alta velocità,

i voli ad alta velocità
nel nostro sistema solare,

la difesa planetaria,

la rimozione dei detriti spaziali,

permette di fornire energia
a risorse distanti,

come un’astronave o una base
sulla Luna o da qualche altra parte.

È una tecnologia estremamente versatile.

È qualcosa che l’umanità
vorrebbe sviluppare

anche senza voler inviare
astronavi verso le stelle,

perché questa tecnologia
permetterebbe così tante applicazioni

al momento non realizzabili.

Per questo sento
che è una tecnologia inevitabile,

perché abbiamo le capacità,

dobbiamo solo perfezionare la tecnologia

e in un certo senso, aspettare
che l’economia ci raggiunga

e diventi abbastanza economico
costruire i sistemi di grosse dimensioni.

I sistemi più piccoli
oggi sono accessibili.

Abbiamo già iniziato a costruire
prototipi di sistemi in laboratorio.

E anche se non accadrà domani,

abbiamo già avviato il processo

e, per ora, sembra che vada bene.

Questo è un programma rivoluzionario,

essendo una tecnologia trasformativa,

ma anche un programma evoluzionistico.

Personalmente non prevedo
di essere ancora in circolazione

quando avverrà
il primo volo relativistico.

Probabilmente ci vorranno
ancora trent'anni prima di arrivarci,

e forse di più.

Ciò che mi dà ispirazione

è la possibilità
di raggiungere quell’obiettivo.

Anche se non accadrà
nell’arco della mia vita,

potrebbe accadere
nella prossima generazione

o quella successiva.

Le conseguenze sono così rivoluzionarie

che, secondo me, dobbiamo
davvero seguire questa strada,

dobbiamo esplorare
quali sono le limitazioni,

e poi capire come superarle.

La ricerca della vita su altri pianeti

sarà una delle più importanti
esplorazioni dell’umanità,

e se riusciremo a realizzarla,

e a trovare forme di vita
su un altro pianeta,

questo cambierebbe l’umanità per sempre.

Tutto è profondo nella vita.

Guardando in profondità,

si trova qualcosa di incredibilmente
complesso, interessante, bello nella vita.

E lo stesso vale per il semplice fotone

che ci serve per vedere ogni giorno.

Ma quando guardiamo fuori

e immaginiamo qualcosa
di molto più grande,

una schiera di laser sincronizzati,

possiamo immaginare
cose veramente straordinarie.

E la capacità
di raggiungere un’altra stella

è una di queste possibilità straordinarie.

(Cinguettio di uccelli)